Kromipinnoitusprosessin periaate:
Kromipinnoitusprosessi on sähkökemiallinen prosessi, redox-reaktioprosessi. Perusprosessi on upottaa osat metallisuolaliuokseen katodina, metalli anodina, ja tasavirtaan kytkemisen jälkeen osiin kerrostetaan metallipinnoite. Kaavio syväpainosähköpinnoitusprosessista: levytela on katodi ja titaaniverkko on anodi.
Kromiliuoksen pääkomponentit Pääsuola:
Kromianhydridipitoisuus: 200-260 g/l Katalyytti: Rikkihappopitoisuus: 2.2-2,5 g/L Lisäaineet: Tasoitus ja tehokkuuden parantaminen Kromipinnoituskerroksen suorituskyky: Kromi on hopeanhohtoinen valkoinen metalli, jolla on hieman sininen sävy, suhteellinen atomimassa 51,99, tiheys 6.{7}}.21 g/cm3 ja a sulamispiste 1875-1920 astetta. Metallinen kromi passivoituu helposti ilmassa muodostaen erittäin ohuen passivointikalvon pinnalle.
1. Syväpainokromatulla kerroksella on erittäin korkea kovuus. Pinnoiteliuoksen koostumuksesta ja prosessiolosuhteista riippuen sen kovuus voi vaihdella välillä 400 - 1200 HV.
2. Kromikerroksella on hyvä lämmönkestävyys. Alle 500 astetta kuumennettaessa sen kiilto ja kovuus eivät muutu merkittävästi.
3. Kromatun kerroksen kitkakerroin, erityisesti kuivakitkakerroin, on alhaisin kaikista metalleista. Siksi kromatulla kerroksella on hyvä kulutuskestävyys.
4. Kromatulla kerroksella on hyvä kemiallinen stabiilisuus ja korkea kemiallinen stabiilisuus alkalissa, typpihapossa, sulfidissa, karbonaatissa ja useimmissa kaasuissa ja orgaanisissa hapoissa.
5. Kromattu kerros liukenee helposti halogenidihappoihin (kuten kloorivetyhappoon) ja kuumaan väkevään rikkihappoon.
Kromipinnoituksen ominaisuudet:
Kromianhydridin vesiliuos on kromihappoa, joka on ainoa kromipinnoituksen lähde. Vaikka pinnoitusliuoksen suorituskyky liittyy kromianhydridipitoisuuteen, se riippuu pääasiassa happosuhteesta eli kromianhydridin suhteesta rikkihappoon.
1. Kromipinnoitusliuoksen pääkomponentti ei ole metallikromisuola, vaan kromihappo, happea sisältävä kromin happo, joka on vahvasti hapan pinnoitusliuos. Galvanointiprosessin aikana katodiprosessi on monimutkainen, ja suurin osa katodivirrasta kuluu kahdessa sivureaktiossa: vedyn kehittymisreaktiossa 2 ja kuudenarvoisen kromin pelkistymisessä kolmiarvoiseksi kromireaktioksi 1. Siksi kromipinnoituksen katodivirran hyötysuhde on erittäin alhainen. (10-18 %). On myös kolme epänormaalia ilmiötä: 1. Virran hyötysuhde laskee kromianhydridipitoisuuden kasvaessa; 2. Se pienenee lämpötilan noustessa; 3. Se kasvaa virrantiheyden kasvaessa.
2. Kromipinnoitusliuokseen on lisättävä tietty määrä anioneja, kuten SO42- metallikromin normaalin laskeuman saavuttamiseksi.
3. Kromipinnoitusliuoksen dispersiokyky on hyvin alhainen. Monimutkaisten muotoisten osien osalta tarvitaan kuvaanodeja tai apukatodeja yhtenäisen kromipinnoituskerroksen aikaansaamiseksi. Vaatimukset ripustimille ovat myös suhteellisen tiukat.
4. Kromipinnoitus vaatii korkeamman katodin virrantiheyden, yleensä yli 20 A/dm2, mikä on yli 10 kertaa suurempi kuin yleinen pinnoitus. Katodista ja anodista vapautuvan suuren kaasumäärän vuoksi pinnoitusratkaisun resistanssi on suuri, säiliön jännite kasvaa ja galvanointivirtalähteen on oltava korkea. Vaaditaan yli 12 V virtalähde, kun taas muut pinnoitustyypit voivat käyttää alle 8 V:n virtalähdettä.
5. Kromipinnoituksen anodi ei käytä metallikromia, koska kromi liukenee erittäin helposti pinnoitusliuokseen, jolloin anodin virran hyötysuhde on suurempi kuin katodin tehokkuus, mikä lisää kromihapon kulutusta. Siksi käytetään liukenematonta anodia. Yleensä käytetään lyijyä, lyijy-antimoniseosta ja lyijy-tinaseosta. Pinnoitusliuoksessa kulutettua kromia on täydennettävä lisäämällä kromianhydridiä.
6. Kromipinnoituksen käyttölämpötilalla on tietty riippuvuus katodin virrantiheydestä. Muuttamalla näiden kahden välistä suhdetta voidaan saada kromipinnoitteita, joilla on erilaiset ominaisuudet. Kromipinnoituskerroksen ja alustan välisen sidoslujuuden lisäämiseksi levytela voidaan esilämmittää.
Katodin (telan pinnan) reaktioperiaate syväpainokromauksen aikana:
Kromipinnoitusliuos on pääasiassa kromihapon (CrO42-) ja dikromihapon (Cr2O72-) muodossa. Kun pH-arvo on alle 1, (Cr2072- sisältää 2 negatiivista varausta ja 7 happiatomia) päämuotona; kun pH-arvo on 2-6, Cr2O72- ja CrO42- ovat seuraavassa tasapainossa, eli Cr2072- +H20===2CrO{{13} }H+. Voidaan nähdä, että kromipinnoituselektrolyytissä olevia ioneja ovat Cr2O72-, H+, CrO42- ja SO42-. SO42- lukuun ottamatta muut ionit voivat osallistua katodireaktioon. Neljä sähkökemiallisen reaktion prosessia katodilla (telan pinnalla):
Vaihe 1: Kun elektrodin potentiaali nousee, virrantiheys kasvaa. Elektrodireaktio on 2H → H2 Reaktio 2
Vaihe 2: Kun elektrodin potentiaali jatkaa nousuaan, virrantiheys laskee. Tämä on prosessi, jossa muodostetaan alkalinen katodikalvo. (Alkalisen katodikalvon muodostuminen johtuu suuren H+-määrän kuluttamisesta kahdessa reaktiossa ①② katodin pinnalla). Reaktio 1, reaktio 2
Vaihe 3: Kun kromin saostumispotentiaali saavutetaan, kromi pinnoitetaan levytelan pinnalle. Kun elektrodin potentiaali jatkaa nousuaan, virrantiheys taas kasvaa. Elektrodireaktio on Cr6 → Cr 2H → H2 Reaktio 1, Reaktio 4
Katodikalvoteoria ja sen vaikutus laatuun kromauksen aikana:
Kromipinnoitusprosessin aikana levytelan pinnalle muodostuu alkalinen katodikalvo. Tämä liukeneminen tapahtuu ensin paikallisesti ja laajenee vähitellen paljastaen siten pienen alueen substraatista, todellinen virrantiheys on erittäin korkea ja polarisaatiovaikutus on suuri. Vasta sitten kromipinnoitus (joka saavuttaa kromin saostumispotentiaalin) voi edetä tietyllä nopeudella. Uuden kromikerroksen pinnalle muodostuu kolloidinen kalvo, ja kolloidisen kalvon liukeneminen ja muodostuminen toistetaan, jolla on tärkeä säätelyrooli.
Vaikka pinnoitusliuoksessa oleva SO42- ja katodiprosessin aikana syntyvä kolmiarvoinen kromi eivät suoraan osallistu elektrodireaktioon, niiden läsnäolo ja pitoisuus ovat ratkaisevia kromipinnoituskerroksen laadulle.
1. Jos kolmiarvoinen kromipitoisuus on alhainen, kolloidinen kalvo on vaikeasti muodostuva tai ohut ja huokoinen, ja rikkihappo voi helposti liuottaa sen. Tällä hetkellä paljastettu alustapinta-ala on suuri, ja alue, jolla on pieni virrantiheys, ei voi saavuttaa kromin saostumispotentiaalia, joten kromin peittokyky on huono.
2. Jos kolmiarvoisen kromin pitoisuus on korkea, kolloidinen kalvo on paksu ja tiheä ja rikkihappoa on vaikea liueta. Kromikerros voi kasvaa vain alkuperäisillä rakeilla, mikä johtaa karkeaan kiteytymiseen ja tummaan ja himmeään pinnoitteeseen.
3. Rikkihappopitoisuus on korkea, kolloidinen kalvo on helppo liuottaa, eikä matalan virrantiheyden alueella ole kromikerrosta, mikä on sama kuin tilanne, kun kolmiarvoista kromia on vähän. Jos rikkihappoa ei ole riittävästi, kromikerros on karkea, kuten tilanne, jossa kolmiarvoinen kromi on korkea.
4. Siksi niiden pitoisuutta on valvottava tiukasti kromipinnoituksessa, erityisesti kromianhydridin suhdetta rikkihappoon
Epäpuhtausionien vaikutus syväpainokromiliuoksessa ja poistomenetelmät:
Kromipinnoituselektrolyytin haitallisia epäpuhtauksia ovat pääasiassa rauta, kupari, sinkki, nikkeli jne. Niiden joukossa, kun jokin metalli-ioni kerääntyy tiettyyn määrään, se haittaa kromipinnoitusprosessia, kuten kirkkausalueen pienenemistä. pinnoite, elektrolyytin dispersiokyvyn heikkeneminen ja johtavuuden huononeminen. Kun elektrolyytin metalli-ionipitoisuus on korkea, elektrolyytti on käsiteltävä. Käsittely alhaisella virrantiheydellä voi saavuttaa tiettyjä tuloksia. Kromineste on kuitenkin erittäin syövyttävää, ja jotkut epäpuhtaudet liukenevat elektrolyysin jälkeen. Kun rautaionipitoisuus on liian korkea, hoidossa käytetään ioninvaihtoa. Käsittelyn aikana kromipinnoitusliuos laimennetaan ensin niin, että kromihappopitoisuus ei ylitä 120 g/l, ja ruiskutetaan sitten vaihtokolonniin. Tällä tavalla käsitelty kromipinnoitusliuos voidaan käyttää uudelleen. Hartsin käyttöiän pidentämiseksi on vältettävä suoraa kosketusta väkevän kromipinnoitusliuoksen ja kationisen hartsin välillä, jotta estetään hartsin tuhoutuminen hapettumisen seurauksena. Kationinvaihtomenetelmällä on sama vaikutus kupari-ioneihin ja kolmiarvoiseen kromiin, mutta se on monimutkainen ja aikaa vievä.
Kolmiarvoisen kromin vaikutukset syväpainokromiliuoksessa ja poistomenetelmät:
Yleensä kolmenarvoisen kromin lisääntyminen käsitellään elektrolyysillä suurella anodilla ja pienellä katodilla. Jos rikkihappopitoisuus on korkea, on parasta vähentää rikkihappo normaaliksi ennen elektrolyysiä. Liiallinen rikkihappo vaikuttaa vakavasti elektrolyysivaikutukseen, mikä vaikeuttaa kolmiarvoisen kromin pelkistämistä. Kolmiarvoisen kromin määrän lisääntymiseen on yleensä useita syitä:
1. Anodin pinta-ala on liian pieni. Anodin alueen tulee olla 2-3 kertaa katodin pinta-ala.
2. Metalliepäpuhtauksien pitoisuus pinnoitusliuoksessa on liian korkea.
3. Anodin hapettuminen aiheuttaa sen, että osa anodista on johtamaton.
Johdatus syväpainatuksen kromisumun estäjän toimintaperiaatteeseen:
Kromipinnoitusprosessin aikana liukenemattomien anodien käytön ja alhaisen katodivirran tehokkuuden vuoksi saostuu suuri määrä vetyä ja happea. Kun kaasu karkaa nesteen pinnalta, se kuljettaa mukanaan suuren määrän kromihappoa muodostaen kromisumua ja aiheuttaen vakavia saastevaaroja. Tällä hetkellä kromisumun vaimentamiseen on kaksi tapaa.
1. Kelluva runkomenetelmä: Laita vaahtomuovikappaleita tai -paloja pinnoitusliuoksen pinnalle. Nämä kelluvat kappaleet voivat estää kromisumun poistumisen.
2. Lisää vaahdonestoaine: Vaahdonestoaine on pinta-aktiivinen aine, joka voi vähentää pinnoitusliuoksen pintajännitystä ja muodostaa vakaan vaahtokerroksen (samanlainen kuin pyykinpesuainevettä, jossa lukemattomia pieniä kuplia kelluu pinnoitusliuoksen pinnalla).
Pinnoitusliuoksessa oleva kromisumun estäjän muodostama vaahtokerros peittää tiiviisti pinnoitusliuoksen pinnan. Kromihappoa sisältävän vedyn ja hapen haihtuessa ne joutuvat kosketuksiin pinnalla olevan vaahtokerroksen kanssa, ja lukemattomat pienet kromihapposumut yhdistyvät isommiksi pisaroiksi. Painovoiman vaikutuksesta ne palaavat pinnoitusliuokseen, kun ne nousevat tietylle korkeudelle, kun taas vety ja happi jatkavat nousuaan, kunnes ne poistuvat nestepinnalta, jolloin saadaan aikaan kaasun poisto ja kromisumun tehokas tukahduttaminen.